Dissertação/Tese Eletrodeposição de filmes de Fe-Mn a partir de eletrólitos à base de sulfatos - PPGQ

A produção de ligas metálicas com elementos do grupo do ferro a partir do processo de eletrodeposição vem ganhando destaque nos últimos anos, devido à sua vasta gama de aplicações nas indústrias de micromecânica, eletrônica, de microeletrônica, de spintrônica e de revestimento. O processo de eletrodeposição tem muitas vantagens quando comparado a métodos já consolidados para produção de ligas, como fusão ou deposição de vapor, e, além de apresentar menor custo. Dentre as ligas produzidas pelo processo de eletrodeposição destaca-se a liga Fe-Mn que é utilizada em diversas aplicações, desde proteção galvânica de sacrifício de aço até dispositivos spintrônicos. No presente trabalho estudamos a eletrodeposição em meio ácido da liga Mn-Fe a partir de eletrólitos de sulfatos em substrato de cobre. Os filmes finos de Fe-Mn utilizados para o presente estudo foram depositados eletroquimicamente a partir de banhos de sulfatos sob diferentes condições. Os efeitos de vários potenciais aplicados para deposição, concentrações dos reagentes [MnSO4] e [FeSO4], bem como dos aditivos [(NH4)2SO4] e [H3BO3], foram investigados. Os resultados mostram que a deposição Fe e Mn é muito sensível a presença de (NH4)2SO4; este afeta vários aspectos do processo e a qualidade do depósito. Foram realizados ensaios de cronoamperometria e as curvas obtidas foram modeladas pelo modelo de Scharifker-Hills e pela sua versão modificada sendo os resultados comparados aos obtidos por Isaev et al. Os resultados mostram que a deposição ocorre como um sistema sob controle de difusão, e os transientes de corrente podem ser analisados pelos modelos típicos de nucleação e crescimento. Para estudo de fenômenos magnéticos foi realizada a caracterização magnética; esta constatou a presença do efeito exchange bias e a presença de uma fase antiferromagnética γ-MnFe.

The production of alloys with iron group elements from the electroplating process has gained prominence in recent years, due to its wide range of applications in the micromechanics, electronics, microelectronics, spintronics and coating industries. The electrodeposition process has many advantages when compared to already established methods for alloy production, such as fusion or vapor deposition, and also has lower cost. Among the alloys produced by the electroplating process, Fe-Mn alloy is used, which is used in various applications, from galvanic steel sacrifice protection to spintronic devices. In the present work we study the electrodeposition in acid medium of Mn-Fe alloy from sulfate electrolytes in copper substrate. The Fe-Mn thin films used for the present study were electrochemically deposited from sulfate baths under different conditions. The effects of various deposition potentials, concentrations of reagents [MnSO4] and [FeSO4] as well as additives [(NH4)2SO4] and [H3BO3] were investigated. The results show that Fe and Mn deposition is very sensitive to the presence of (NH4) 2SO4; This affects various aspects of the process and the quality of the deposit. Chronoamperometry tests were performed and the curves obtained were modeled by the Scharifker-Hills model and its modified version and the results compared to those obtained by Isaev et al. The results show that deposition occurs as a system under diffusion control, and current transients can be analyzed by typical nucleation and growth models. For the study of magnetic phenomena, the magnetic characterization was performed; it found the presence of the exchange bias effect and the presence of an γ-MnFe antiferromagnetic phase